茶多酚是从植物中提取的天然活性化合物,具有消炎、杀菌、抗癌、抗病毒和免疫抑制等多种生理活性,研究表明这些生理活性与其抗氧化活性密切相关。来自上海海洋大学食品学院的陈梦洁、王道源和李志勇等人通过反相微乳液法,选取了生物相容性更好的食品级表面活性剂单油酸甘油酯(GMO)和油烯基聚氧乙烯(10)醚(Brij97)复配,以乙醇为助表面活性剂,将抗氧化剂茶多酚包裹进食用油中,并对微乳液的最佳配方进行研究。同时,对微乳液体系进行表征并对比不同种类食用油微乳液的稳定性,并以大豆油为例,通过差示扫描量热(DSC)法对茶多酚大豆油微乳液的抗氧化效果进行测定。
1.微乳液配方的确定
25 ℃时,当复合表面活性剂与油相质量比固定为1∶1时,随着复合表面活性剂中Brij97比例的增加,所制得的微乳液体系增溶水的能力先大幅度增加后小范围浮动。当Brij97-GMO质量比在1∶9~2∶8范围时,微乳液体系增溶水的能力持续增加,当增加Brij97比例时,增溶水量在6.00%~7.00%间浮动,区别不大,当Brij97-GMO质量比为2∶8时,体系亲油亲水性达到平衡状态,获得最大增溶水量约为7.00%。因此,后续实验中表面活性剂Brij97-GMO质量比选择2∶8。
随着水比例的增大,增溶水量逐渐减小,这是因为当体系中乙醇含量相对较低时,复合表面活性剂的亲水性也相对较低。
2.不同油相微乳液相行为
5 个体系在Brij97-GMO-油二元轴附近均形成W/O反相微乳液单相区,当表面活性剂比例很低时,5 个体系微乳区域都很小,基本没有增溶水相的能力,当表面活性剂比例达到40%以上时开始显示出较好的增溶能力,且随着表面活性剂的增加,增溶水量逐渐增加。
5 种食用油所形成的微乳区域差别不大,增溶能力相当,说明油相中食用油的种类对相行为影响不大。因此可以推测此方法适用于大部分食用油。
3.茶多酚对微乳液粒径与PDI等的影响
3.1茶多酚对不同油相微乳液粒径与PDI的影响
配制5 种新鲜油相微乳液的粒径均随着茶多酚的加入而显着降低,其中葵花油微乳液的粒径变化最为明显。配制的新鲜葵花油空白微乳液粒径为16.43 nm,PDI为0.11;包埋0.01 g/mL茶多酚的葵花油微乳液粒径为9.81 nm,PDI为0.21;当茶多酚质量浓度增加到0.10 g/mL,微乳液粒径降到9.51 nm,PDI为0.17。在菜籽油微乳体系中,当水相中加入的茶多酚质量浓度达到0.10 g/mL时粒径变化幅度最大,配制的新鲜菜籽油空白微乳液粒径为17.66 nm,包埋0.10 g/mL茶多酚的菜籽油微乳液粒径为10.06 nm,比空白样减小了7.60 nm。
不同油相空白微乳液粒径相差很大,但加入茶多酚后粒径都在8.00~12.00 nm范围内;菜籽油和葵花油微乳液粒径随着水相中茶多酚质量浓度的增大而减小;玉米油和芥花油粒径表现则相反,水相中茶多酚质量浓度的增加导致粒径的小幅度增加,但均小于未包埋茶多酚的空白微乳液。
3.2不同油相微乳液的稳定性
玉米油、菜籽油和葵花油表现出良好的稳定性,平均粒径变化不大,在实验的30 d内玉米油微乳液粒径在8.00~10.00 nm范围,菜籽油在12.00~15.00 nm范围,葵花油在9.00~11.00 nm范围。大豆油和芥花油在第10天粒径达到高峰,分别为14.68 nm和23.71 nm,且PDI也随着粒径增大而增大,在之后的20 d内又降低且维持在11.00 nm左右。
5 种微乳液的粒径都很好的维持在8.00~12.00 nm间,不同油相的微乳液粒径相差很小,且在实验的30 d内基本无变化;PDI维持在0.10~0.30范围内。水相中包埋茶多酚质量浓度从0.01 g/mL增加到0.10 g/mL,可有效的减小微乳液粒径、稳定PDI。
4.茶多酚对油样的抗氧化效果
空白大豆油微乳液的起始氧化温度为163.40 ℃,添加0.01 g/mL茶多酚抗氧化剂的微乳液起始氧化温度达175.77 ℃,比空白样温度提高了12.37 ℃,这表明茶多酚的加入对油样的氧化起到了明显的抑制作用;而当茶多酚质量浓度达到0.10 g/mL时,油样的起始氧化温度高达210.88 ℃,随着抗氧化剂茶多酚质量浓度的增加,油样的抗氧化效果亦明显增加。
菜籽油微乳液的起始氧化温度与玉米油微乳液的相差不大,分别为215.38 ℃和214.58 ℃,芥花油微乳液的起始氧化温度为218.02 ℃,起始氧化温度最高的是葵花油微乳液,高达223.87 ℃。当包裹茶多酚质量浓度为0.10 g/mL时,大豆油的起始氧化温度是210.88 ℃,是5 种油相微乳液中起始氧化温度最低的,比葵花油微乳液低了12.99 ℃。
结 论
微乳液的最佳配方条件为复合表面活性剂Brij97与GMO质量比2∶8、水相中水与乙醇质量比4∶1。微乳液中茶多酚质量浓度越高,微乳液粒径越小,但多分散指数越大。当水相中茶多酚质量浓度达到0.10 g/mL时,30 d内5 种微乳液粒径都稳定在8.00~12.00 nm范围内。差示扫描量热法显示空白大豆油微乳液的起始氧化温度为163.40 ℃,添加0.01 g/mL茶多酚后为175.77 ℃,添加0.10 g/mL茶多酚后为210.88 ℃。